核磁共振新应用，设计出更安全高效锂离子电池

darthracer · 2024-7-3 08:55

核磁共振能以非侵入性的方式检查人体内脑部、肝脏、脊椎等部位的病变状况，除此之外，科学家发现这项技术还可以检查电池，应用在优化锂电池阳极、电解质中，设计出下一代锂离子电池。

有别于传统锂离子电池采用的石墨阳极，锂金属阳极可以提高电池的储电容量，大幅提高续航里程，但是锂金属是元素周期表中反应性最强的元素之一，很容易形成钝化层，影响锂离子在电池充放电过程中的移动方式，降低电池性能。

且钝化层（固态电解质界面，SEI）化学成分难以研究、更不用说进一步捕捉钝化层中锂离子移动状况。

电子显微镜等其他表征方法只能看到锂金属表面钝化层图像，无法精准确定无序物质的化学成分、无法“看到”离子传输。对此美国哥伦比亚大学工程学院团队提出新的方法，利用核磁共振光谱，厘清锂钝化层结构跟钝化层在电池中的实际功能。

团队检查过去6年在实验室收集的数据，他们发现核磁共振可以感知锂金属电池钝化层中化合物结构的变化，过去认为难以捉摸的结构-性能关系，终于窥见一丝关键。研究人员认为，需要结合多种技术，如核磁共振、其他光谱、显微镜、计算机模拟和电化学方法，来开发和推进锂金属电池的发展。

负责人Lauren Marbella表示，如果我们掌握这些数据，就可以将特定的钝化层结构和特性联系起来，设计出更高性能电池。

未来Marbella团队将继续将核磁共振与电化学技术结合，期望更了解锂金属电池不同电解质的钝化层成分和特性。